王俏俏　+俄立波　林祺蓉等

摘要：本文研究提出了一種將電氣CAD接線圖形轉(zhuǎn)換為G圖形的圖像文件轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過對CAD圖進行DXF格式讀取剖析，建立G內(nèi)存模型，將CAD轉(zhuǎn)換G圖形，并結(jié)合原圖對G電氣接線圖進行拓撲連接關(guān)系處理與拓撲連接修正生成最終G文件，實現(xiàn)電氣CAD接線圖形向G圖形的圖像文件轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：CAD；G圖；DXF；映射；拓撲分析；圖元

0引言

在目前國家電網(wǎng)體系通用工程設(shè)計中，電氣接線圖設(shè)計圖紙一般為CAD圖形，而電力專業(yè)核心的應(yīng)用軟件目前只支持G圖形顯示[1]，圖形設(shè)計人員無法直接把CAD圖紙轉(zhuǎn)換成G圖顯示所用。為了使用電氣接線圖，一般需要重新繪圖G圖形，即使重新繪制也很難控制新圖與原圖一致，所以存在工作效率減低的同時還不能達到理想效果，浪費了很大的人力、物力。

通用行業(yè)也存在CAD與其他圖形轉(zhuǎn)換的技術(shù)問題，其中，CAD向SVG轉(zhuǎn)換的技術(shù)與本文提出的技術(shù)類似，利用CAD圖形DXF格式剖析，然后再進行轉(zhuǎn)換[2]。G圖形是在IEC61970-453基于CIM/XML的電力系統(tǒng)公共信息平臺的SVG圖形交互格式發(fā)展起來的，但因G圖形與SVG圖形格式定義不相同，基本繪圖元素不同，解析與渲染也不盡相同[1]，因此G圖形與SVG在具體處理實現(xiàn)上有較大不同。

1CAD圖形轉(zhuǎn)換G圖形

CAD圖形轉(zhuǎn)換G圖形部分的關(guān)鍵原理是：CAD作圖中的“塊”，也稱為“設(shè)備塊”，一般能直接對應(yīng)轉(zhuǎn)換成G圖形中的“圖元”引用，又稱為“設(shè)備”。因此轉(zhuǎn)換的工作重點就是記錄CAD文件中的“設(shè)備塊”的位置、坐標等屬性信息，按照構(gòu)建G圖形中標準構(gòu)建G圖形中的“設(shè)備圖元”布局信息，填充模型信息。

因此，為實現(xiàn)CAD圖形轉(zhuǎn)換G圖形，首先需對CAD圖形進行DXF格式讀取剖析，構(gòu)建G圖形內(nèi)存模型，然后對G圖形內(nèi)存模型進行轉(zhuǎn)換處理，生成G圖形文件。

1.1 G圖形內(nèi)存模型構(gòu)建

G圖形內(nèi)存模型構(gòu)建首先對CAD圖形進行DXF格式讀取剖析處理，獲取相應(yīng)設(shè)備塊信息，再結(jié)合G圖形內(nèi)存模型構(gòu)建G圖形內(nèi)存模型，具體實現(xiàn)流程圖如圖1所示。

CAD圖形文件首先進行DXF格式讀取剖析，從DXF文件中讀出的組碼和組值判斷對象的類型，獲取層表、塊段和實體段。

然后提取層表、塊段和實體段信息并分類處理。分類處理包括引用圖塊圖層元素處理和非引用圖塊圖層元素處理。由于引用圖塊圖層下的元素，將全部作為設(shè)備映射使用，故對引用圖塊層下的所有的元素進行處理，遍歷在塊所在的層獲取層的顏色、線型，并讀取塊段獲得塊段的說明、屬性及其在圖形位置信息。而非引用圖塊圖層下的元素一般含有圖形的背景、文本及其簡單設(shè)備類型的描述（例如線路），將直接轉(zhuǎn)換成G圖形元素，所以對所有非引用圖塊圖層的所有繪圖信息進行處理，首先讀取特殊圖形上的幾何圖形，然后將特殊標示圖層中幾何圖形換成G中的線路設(shè)備，讀取幾何圖形屬性并將這些屬性信息寫入G圖形未來線路設(shè)備的屬性。

最后將獲取到的的設(shè)備塊的位置、坐標等屬性信息，結(jié)合G圖形文件內(nèi)存模型建立內(nèi)存G圖形基本信息內(nèi)存模型，實現(xiàn)G圖形內(nèi)存模型構(gòu)建。

1.2G圖形文件生成

G圖形內(nèi)存模型構(gòu)建完成后，將對G圖形內(nèi)存模型進行坐標轉(zhuǎn)換、映射處理，然后對G圖形內(nèi)存模型進行處理，生成G圖形文件，具體實現(xiàn)流程如圖2所示。

首先按照DXF組碼和鍵值情況讀取HEADER段出現(xiàn)的變量，針對坐標和距離、角度標示這些與G標準存在的差異進行計量換算，對G圖形內(nèi)存模型進行坐標轉(zhuǎn)換。

然后進行圖形映射處理，圖形映射主要是進行圖層映射邏輯映射、圖塊與圖元對象映射、特殊元素映射處理。

圖層映射邏輯映射處理按照DXF組碼和鍵值情況，讀取CAD圖形文件圖塊信息以及屬性信息，結(jié)合G圖形設(shè)置定義，創(chuàng)建相應(yīng)的0層信息（0：普通層；1：地圖層；2：GIS導(dǎo)入層)。屬性轉(zhuǎn)換與映射主要是基本圖形元素幾何轉(zhuǎn)換和電網(wǎng)圖形的屬性轉(zhuǎn)換，基本圖形幾何轉(zhuǎn)換通過讀取特殊圖形上的幾何圖形，從DXF文件中讀出組碼和組值獲得屬性，然后按照G圖形模型，創(chuàng)建相應(yīng)的模型；電網(wǎng)圖形屬性轉(zhuǎn)換就是獲取塊對應(yīng)的設(shè)備屬性信息、圖元坐標信息、引用圖元的類型，并在G圖形中做應(yīng)用的映射。

圖塊與圖元對象映射是將CAD中存在的圖塊用相應(yīng)G文件中的圖元建立映射，按照類型信息，引用第一步導(dǎo)入的G圖元文件名，對應(yīng)成功后，完成G圖形模型上圖形引用。在完成繪制圖形的同時根據(jù)“快屬性”信息添加“設(shè)備”所需屬性，并計算原圖塊相對坐標轉(zhuǎn)換成G圖形中圖元的偏移變換寫入模型。特殊元素映射處理，特殊的CAD圖元與G圖形在表示不同，橢圓，文字，圓弧，橢圓弧等做需要做特殊的運行變換處理。最后將通過坐標轉(zhuǎn)換、圖形映射處理后的G圖形內(nèi)存模型按照G文件格式要求寫入，并轉(zhuǎn)換編碼從ASCII碼到Unicode編碼的轉(zhuǎn)換后保存文件，生成G圖形文件。

2G圖形連接拓撲分析處理

由于CAD圖形轉(zhuǎn)換的G圖形文件并不存在拓撲連接關(guān)系，故本文將通過對生成的G圖形文件進行連接拓撲分析，然后進行圖形連接狀態(tài)檢驗，判斷圖形連接狀態(tài)是否正確，若圖形連接正確則直接生成最終G文件，若圖形連接錯誤，則對圖形連接關(guān)系進行智能修正，生成最終G文件，具體實現(xiàn)流程圖如圖3所示。

G圖形連接關(guān)系拓撲分析處理的關(guān)鍵在于G圖形連接拓撲分析，G圖形連接拓撲分析通過重新讀取G文件，按照電氣接線圖設(shè)備與接線關(guān)系，結(jié)合G圖形中布局信息，遍歷設(shè)備圖元的各個端子（開關(guān)，刀閘，線路2個，其余設(shè)備1個），計算端子本身的坐標，按照（X-daltX，Y-daltY）, （X+daltX，Y-daltY）, （X-daltX，Y+daltY）, （X+daltX，Y-daltY）四個區(qū)域范圍內(nèi)逐次搜索其他圖元，其中daltX，daltY為動態(tài)參數(shù)，初值為1個像素，隨著搜索失敗次數(shù)逐增，最終會尋找最近坐標范圍的找到其他圖元。按照端子數(shù)要求，依次找到所需的圖元，并記錄設(shè)備ID，所有找到多個圖元的設(shè)備ID組成一“簇”，形成邏輯上的同一連接點關(guān)系。然后把在同一連接點關(guān)系下的所有圖元的連接點屬性賦值為簇編號。按照電氣接線設(shè)備連接特征進行拓撲分析，形成最終圖形的連接關(guān)系，并補充連接模型到G圖形中。

“圖形連接狀態(tài)檢驗”是檢驗圖形連接關(guān)系是否正常，是否存在孤島、圖形混亂、信息不完整等情況，并做相應(yīng)的局部修改處理，形成最終的G圖形文件。

3結(jié)語

本文提出了一種將電氣CAD接線圖轉(zhuǎn)換為G接線圖圖形的圖像文件轉(zhuǎn)換技術(shù)，解決了電氣接線圖設(shè)計圖形格式與應(yīng)用圖形格式不統(tǒng)一的問題。并針對轉(zhuǎn)換后的G圖形，實現(xiàn)拓撲關(guān)系的自動連接分析，創(chuàng)建CAD不具備的設(shè)備連接關(guān)系模型，解決了圖形轉(zhuǎn)換不存在拓撲關(guān)系的問題。

參考文獻：

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[3]譚超,張群會.基于AutoCAD的DXF格式讀寫方法研究[J].計算機網(wǎng)絡(luò),2009(21):46-49.endprint